МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ

Стр 1 из 3Следующая ⇒

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ

КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

задание на курсовую работу с методическими

указаниями для студентов III курса специальностей:

Вагоны (ПВ)

Технология производства и ремонта подвижного состава (ПТ)

Локомотивы (ПЛ)

Электрический транспорт железных дорог (ПЭ)

Высокоскоростной наземный транспорт (ПН)

МОСКВА 2015

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Цель курсовой работы - закрепить знания, полученные студентом при изучении курса " Материаловедение и технология конструкционных материалов".

Задание на курсовую работу состоит из задачи по составлению технологического процесса изготовления детали простой формы методом точения и фрезерования, выбору материала, расчёта технологических режимов резания, потребной мощности станка и основного технологического времени изготовления, оценки трудоёмкости операционного цикла.

Курсовую работу студент должен печатать на одной стороне листа.

Допускается рукописный вариант также на одной стороне листа.

Чертежи и эскизы выполняются в Auto CAD, других приложениях или

карандашом, соблюдая масштаб.

Пояснительная записка должна состоять из следующих пунктов:

1. Оглавление.

2. Чертёж детали (согласно варианту).

3 Чертёж заготовки под выбранную деталь.

4. Выбор заготовки (обоснование).

5. Выбор материала и инструмента для обработки.

6. Выбор приспособлений и технологической оснастки (при необходимости).

7. Расчёт режимов резания с определением потребной мощности

и основного технологического времени.

8.Выбор станка на основании рассчитанной мощности

(приложение 2, 3).

9 Выводы по работе.

10. Список используемой литературы.

Эскиз детали выполняется с указанием всех размеров с допусками и шероховатостью обработки поверхностей.

На эскизе показывается схема закрепления детали в патрон станка. Если деталь в процессе изготовления переустанавливается, то схема закрепления показывается на этом же эскизе.

Все поверхности детали, подвергаемые обработке, нумеруются в последовательности по переходам - от первого до последнего.

На эскизе показываются все обрабатываемые поверхности красной или утолщенной линией.

На рис.1 и 2 показаны примеры оформления чертежа детали и эскиза.

Каждый эскиз выполнятся на отдельной странице.

Каждый раздел работы начинается с отдельной страницы.

Нумерация страниц начинается с оглавления.

Титульный лист стандартный.

Примеры оформления чертежа детали и эскиза.

Рис.1.

Рис.2.

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Необходимый вариант задания студент определяет по таблице вариантов по двум последним цифрам своего шифра.

Чертежи деталей, согласно вариантам, представлены в приложении 1.

Таблица вариантов

Таблица 1

Окончание шифра	Номер рисунка	Материал детали	Заготовка, размеры

01 21 41 61 81 02 22 42 62 82 03 23 43 63 83 04 24 44 64 84 05 25 45 65 85 06 26 46 66 86 07 27 47 67 87 08 28 48 68 88 09 29 49 69 89 10 30 50 70 90 11 31 51 71 91 12 32 52 72 92 13 33 53 73 93 14 34 54 74 94 15 35 55 75 95 16 36 56 76 96 17 37 57 77 97 18 38 58 78 98 19 39 59 79 99 20 40 60 80 00		Сталь 45 Сталь 55Л СЧ 15 Сталь 40Х СЧ 18 Сталь 20 СЧ 20 Сталь 40 СЧ 36 Сталь Ст.4 СЧ 20 СЧ 15 Сталь 30 СЧ 18 Сталь 45 СЧ 20 Сталь 55 СЧ 36 Сталь 40Х СЧ 18	Пруток Пруток Цилиндр. отливка Пруток Цилиндр. отливка Пруток Цилиндр. отливка Труба Dвнутр. 30 мм Отливка-труба Dвнутр. 35 мм Пруток Цилиндр. отливка Пруток Цилиндр. отливка Пруток Цилиндр. отливка Пруток Цилиндр. Dвнутр 30 мм Отливка Труба. Dвнутр 35 мм Цилиндр. отливка

ВЫПОЛНЕНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

I. Выбор заготовки.

Типоразмеры заготовки при обработке заданной детали выбираются исходя из следующих положений:

1. Припуск на обработку зависит от вида обработки (окончательная или предварительная). Поэтому, если обработка окончательная, то припуск выбирают от 2 до 3 мм, в случае предварительной обработки припуск выбирают от 3 до 5 мм. Необходимо помнить, что окончательная обработка не обязательно может быть высокой степени шероховатости.

2. Внутренние размеры отверстий стальных или чугунных труб принимают на 5-8 мм меньше чертежных размеров.

II. Выбор инструмента

А. Режущий инструмент

Тип инструмента выбирается в соответствии с выполняемой операцией и переходом. Материал режущей части резца нужно выбирать в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала и характера работы.

Для обработки пластичных материалов ( стали и др.) чаще всего применяют металлокерамические твердые сплавы группы ТК -Т5К10, Т15К6, Т30К4 и др. Для обработки хрупких материалов ( чугун, бронза и др.) применяют материалы группы ВК - ВК3, ВК6, ВК8 и др.

Геометрические параметры режущей части резца определяются в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала, материала режущей части инструмента, условий обработки и требуемой шероховатости обрабатываемой поверхности.

Одной из главных характеристик работоспособности режущего инструмента является период стойкости, так как он оказывает решающее влияние на выбор режимов резания. Стойкостью называется период работы режущего инструмента от заточки до переточки.

Период стойкости колеблется в значительных пределах. Так для резцов из быстрорежущей стали период стойкости принимают равным 60 мин; для резцов с пластинкой из твердого сплава 90 -120 мин.

Для фрез цилиндрических и пазовых из быстрорежущей стали - 120 мин, а со вставными ножами из твердого сплава - 180 - 540 мин.

На величину стойкости инструмента существенное влияние оказывает смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ). Как правило, применение СОЖ облегчает стружкообразование и снимает температуру в зоне резания, что в значительной степени повышает стойкость инструмента.

Б. Измерительный инструмент.

На применение измерительного инструмента большое влияние оказывает точность размеров обрабатываемой детали. Как правило, при токарной обработке точность размеров находиться в пределах 0, 05 - 0, 1 мм. Поэтому, вполне достаточно применение штангенциркуля ШЦ-1 - 0-125 с ценой деления 0, 1 мм и штангенциркуля ШЦ-II -0-160 с ценой деления 0, 05 мм.

IV. Расчет режимов резания

а - выбрать или рассчитать глубину резания для каждого перехода и прохода;

б - определить расчетом или выбрать значение подачи;

в - выбрать материал режущей части резцов и их период стойкости. Для каждого из выбранных резцов указать углы в плане;

г - рассчитать скорость резания, допускаемую режущим инструментом при выбранном периоде стойкости; определить расчетную частоту вращения шпинделя станка в минуту по полученной расчетом скорости резания; выбрать ближайшую минимальную к расчетной частоту вращения шпинделя из паспорта станка и по ней определить фактическую скорость резания;

д - рассчитать силу резания для прохода с максимальной глубиной резания и максимальной подачей;

е - сравнить расчетную силу резания (осевую силу) с допускаемой прочностью механизма подачи станка;

ж - определить мощность, потребную на осуществление процесса резания, и сравнить ее с мощностью электродвигателя станка;

з - Определить основное технологическое время на обработку каждого перехода.

V.1 Расчет режимов резания

Расчет режимов резания выполняют по каждому переходу. Если переход состоит из двух проходов - чернового (предварительного) и чистового (окончательного), то скорость резания и число оборотов шпинделя станка рассчитывается для каждого прохода отдельно. Если число черновых проходов более двух, то расчет скорости резания и числа оборотов шпинделя станка для второго и последующих черновых проходов невыполняется. В этих случаях задаются числом оборотов шпинделя первого чернового прохода и рассчитывают по нему фактическую скорость резания.

В качестве первого перехода при точении всегда выполняется подрезка торца. Если выбранная заготовка закрепляется только в патроне станка, то подрезка торца проводиться при закреплении на установочную длину. При закреплении заготовки в патроне и заднем центре станка, подрезка торца проводится при установке заготовки с вылетом от патрона на 5-10 мм.

При закреплении заготовки в заднем центре на торцевой поверхности заготовки необходимо выполнить центровочное отверстие для закрепления заднего центра. Поэтому, после подрезки торца следующим переходом является центровать отверстие специальным центровочным сверлом. При выполнении данного перехода задаются числом оборотов шпинделя станка при подрезки торца, а скорость резания, глубину резания и технологическое время не рассчитывают. Подачу выполняют ручную и поэтому технологическим временем задаются в пределах 5 - 10 секунд.

Глубина резания, толщина слоя металла, срезаемого за один проход резца. Обозначается t, мм. Выбор глубины резания зависит от требуемого класса шероховатости поверхности детали и величины припуска. Припуск до 2-3 мм срезается за один проход. Если он более 3 мм, то припуск срезается за два прохода: один черновой (предварительный) и второй чистовой (окончательный). Глубина резания при черновом проходе принимается 0.75-0.85 от припуска.

При наружном точении и расточке внутренних отверстий

, (мм); (2)

где D - диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

d - диаметр обработанной поверхности, мм.

При подрезке торца глубину резания принимают от 1 до 2 мм, а при отрезании глубина резания принимается равной длине режущей кромки отрезного резца.

Подача s, мм/об. - величина перемещения режущей кромки резца за один оборот детали. Она зависит от требуемого класса шероховатости, механических свойств обрабатываемой детали и свойств режущего инструмента. Численные величины подач при черновой и чистовой обработках приведены в таблицах справочников и общемашиностроительных нормативов, указанной в рекомендуемой литературе.

Практически подача для обработки стали принимается:

- при черновой обработке > 0.3 мм/об;

- при чистовой обработке < 0.3 мм/об.

Для обработки чугунов и других хрупких материалов:

- при черновой обработке > 0.4 мм/об:

- при чистовой обработке < 0.4 мм/об.

Выбранная подача должна быть скорректированна по паспорту металлорежущего станка. Необходимо соблюдать условие,

чтобы S_ст < S.

Расчетная скорость резания при точении V_р, м/мин. вычисляется по эмпирической формуле

, (мм); (3)

где Сv - коэффициент, зависящий от качества обрабатываемого материала и материала режущей части инструмента;

Кv - поправочный коэффициент, учитывающий реальные условия резания;

Т - принятый период стойкости инструмента, мин.

m, Xv, Yv - показатели степени.

Поправочный коэффициент

К_v = K_Mv*K_И_v*К_T*К_П_v (4)

где К_Mv - поправочный коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала;

К_И_v - поправочный коэффициент, зависящий от материала режущей части инструмента (табл.2);

К_Т- поправочный коэффициент, учитывающий влияние периода стойкости резца (табл.3);

К_П_v - поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки (табл.4).

Таблица 2

Марка твердого сплава	К_И_v	Марка твердого сплава	К_И_v
Т5К10 Т15К6 Т30К4	0.65 1.00 1.50	ВК8 ВК6	1.00 1.20

При точении резцом, оснащенным твердым сплавом, для стали

; (5)

для чугуна

(6)

Значения предела прочности и твердости обрабатываемых материалов находят в справочных данных.

Таблица 3

Стойкость резца Т, мин	К_Т	Стойкость резца Т, мин	К_Т
	1.15 1.06 1.00		0.94 0.92 0.87

Таблица 4

Обрабатываемый материал	Предел прочности МПа	Твердость НВ, Мпа	К_П_v
			с коркой	без корки
Углеродистые, легированные стальное литье Чугун серый	400-500 500-600 600-700 700-800 800-900 - - - -	- - - - - 1400-1600 1600-1800 1800-2000 2000-2200	1.76 1.35 1.03 0.80 0.65 1.13 0.91 0.75 0.64	2.20 1.69 1.29 1.00 0.81 1.51 1.21 1.00 0.85

Определив поправочный коэффициент, находят скорость резания в зависимости от принятых значений стойкости, глубины резания и подачи (по станку). Значения Cv, Xv, Yv, m приведены в таблице 5.

Скорость резания находят для каждого перехода. При точении фаски ее принимают по диаметру, на котором происходит обработка. При обработке конических отверстий скорость резания рассчитывают по наибольшему диаметру конуса.

Таблица 5

Обрабатываемый материал и его механические св-ва	Подача мм/об	С_v	X_v	Y_v	m
С т а л ь Серый чугун	S > 0.3 S < 0.3 S > 0.4 S < 0.4		0.15 0.15 0.15 0.15	0.20 0.35 0.2 0.4	0.2 0.2 0.2 0.2

После определения расчетной скорости резания необходимо проверить возможность осуществления ее на выбранном станке.

Для этого следует найти значение расчетной частоты вращения шпинделя станка n_р, об/мин:

, (об/мин), (7)

где V_р - расчетная скорость резания, м/мин;

D - диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

Полученное значение расчетной частоты вращения шпинделя сравнивают с имеющимся на станке и принимают ближайшее минимальное (см. приложение) n_ст< n_р.

Необходимо отметить, что на практике при черновой обработке на любом токарном станке число оборотов шпинделя не применяют более 500 - 600, а при чистовой не более 800 об/мин.

По принятому значению частоты вращения шпинделя n_ст находят фактическую скорость резания V_ф, м/мин:

, (м/мин), (8)

V.2 Расчет усилий резания

Силу резания Pz определяют только для самого нагруженного прохода - где наибольшая подача и глубина резания.

Р_z = 10 * C_p * t^Xp * S^Yp * V_ф^np * K_p, (МПа), (9)

Поправочный коэффициент

К_р = К_мр*К_j_р

где Кмр - поправочный коэффициент на обрабатываемый материал (табл.6);

К_j_р - поправочный коэффициент на главный угол в плане резца (табл.7).

Таблица 6

С т а л ь	Ч у г у н
s_e	К_мр	НВ, МПа	К_мп
400-500 510-600 610-700 710-800 810-900	0.76 0.82 0.89 1.00 1.10	1400-1600 1610-1800 1810-2000 2100-2200	0.88 0.94 1.00 1.06 1.012

Таблица 7

Гл. угол в плане j, град	К_j_р
	сталь	чугун
	1, 00 0, 98 1, 08	1, 00 0, 96 0, 92

Значения С_р, X_р, Y_р и n_р при точении приведены в таблице 8.

Таблица 8

Обрабатываемый материал	Материал режущей части	С_р	Х_р	Y_p	N_p
Сталь Чугун	Твердый сплав Быстрореж. Сталь Твердый сплав Быстрореж. Сталь			0.75 0.75 0.75 1.00	-0.15

Возможность осуществления на выбранном станке принятого режима резания проверяют путем сопоставления расчетного значения усилия подачи, определенного по формуле P_Х= 0.3 P_z, со значением силы Р_Хст, допускаемой механизмом подачи выбранного станка и указанный в его паспорте (см. приложение).

Необходимо, чтобы Р_Хст > Р_Х.

V.2 Расчет мощности станка

Эффективную мощность на резание N_Э, кВт, определяют по формуле:

, (кВт), (10)

Потребная мощность на шпинделе станка

, (кВт), (11)

где h_ст - КПД станка (см. приложение).

Коэффициент использования станка по мощности главного электродвигателя

, (12)

Здесь N_ст - мощность главного электродвигателя станка, кВт (см. приложение).

Литература

1. Материаловедение и технология конструкционных материалов для

железнодорожной техники. Н.Н. Воронин и др. 2004, М.: Маршрут.

2. Материаловедение и технология металлов. Г.П. Фетисов и др. 2007,

М.: Высшая школа

3. Материаловедение и технология материалов. Е.Г. Зарембо 2005,

М.: РГОТУПС

2. Краткий справочник металлиста. М./Машиностроение, 1987.

Приложения

Приложение 1

Варианты деталей

Рис.3.

Рис.4.

Рис.5.

Рис.6.

Рис.7.

Рис.8.

Рис.9.

Рис.10

Рис.11.

Рис.12.

Приложение 2.

Токарно-винторезные станки

Показатели		Модели	станков
	1М61	1А616	1К62	1К620
Наибольший диаметр обрабатываемой детали/мм. Расстояние между центрами мм. Число ступеней частоты вр щения шпинделя Частота вращения шпинделя Число ступеней подач суппорта Подача суппорта, мм/об: продольная поперечная Мощность главного электродвигателя, кВт. КПД станка Наибольшая сила подачи механизмов подачи, МПа.	12, 5-1600 0. 08-1.9 0.04-0.95 0.75	9-1800 0.065-0.91 0.065-0.91 0.75	12, 5-2000 0.07- 4.16 0.035-2.08 7.5-10 0.75	12, 5-1600 0.05- 4.16 0.25-2.08 0.75

Частота вращения шпинделя для станков в об/мин. выборочно:

1А61 - 90; 112; 140; 180; 224; 280; 355; 450; 560; 710; 900.

1К62 - 12, 5, •16; 20, -25; 31, 5; 40; 50, -63; 80, -100; 125; 160;

1К620 - 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000.

Величина продольных подач/мм/об (выборочно):

1А61 - 0.1; 0.13; 0.15; 0.17; 0.2; 0.23; 0.3; 0.4; 0.45; 0.5.

1К62 - 0.15; 0.17; 0.19; 0.21; 0.23; 0.28; 0.3; 0.34; 0.39; 0.43; 0.47; 0.52; 0.57; 0.61; 0.7; 0.78.

1К620 - 0.05; 0.06; 0.075; 0.09; 0.1; 0.125; 0.15; 0.175, 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.8.

Приложение 3

Справочные данные

Числа в дробных степенях

Числа	Показателя степени
0, 50	0, 60	0, 70	0, 80	0, 90	1, 1	1, 2	1, 4
I
0, 015	0, 123	0, 081	0, 053	0, 035	0, 023	0, 009	0, 007	0, 003
0, 02	0, 141	0, 096	0, 065	0, 044	0, 030	0, 010	0, 009	0, 004
0, 03 0, 04	0, 173 0, 200	0, 122 0, 145	0, 086 0, 105	0, 067 0, 077	0, 043 0, 055	0, 021 0, 029	0, 015 0, 021	0, 007 0, 010
0, 05	0, 224	0, 166	0, 123	0, 091	0, 067	0, 037	0, 028	0, 015
0, 06	0, 245	0, 185	0, 140	0, 105	0, 080	0, 045	0, 034	0, 019
0, 08	0, 283	0, 220	0, 171	0, 133	0, 103	0, 062	0, 048	0, 029
0, 10	0, 316	0, 251	0, 200	0, 159	0, 126	0, 079	0, 063	0, 032
0, 20	0, 447	0, 381	0, 324	0, 276	0, 235	0, 170	0, 103	0, 100
0, 30	0, 548	0, 486	0, 431	0, 382	0, 338	0, 266	0, 145	0, 185
0, 40	0, 633	0, 577	0, 527	0, 481	0, 438	0, 365	0, 333	0, 277
0, 50	0, 707	0, 660	0, 616	0, 574	0, 536	0, 467	0, 435	0, 378
0, 60	0, 775	0, 736	0, 699	0, 665	0, 632	0, 570	0, 540	0, 489
0, 70	0, 837	0, 807	0, 779	0, 752	0, 725	0, 675	0, 651	0, 607
0.80	0, 994	0, 875	0, 855	0, 837	0, 818	0, 782	0, 765	0, 731
0, 90	0, 949	0, 939	0, 929	0, 919	0, 910	0, 891	0, 881	0, 863
1, 5	1, 225	1, 275	1, 328	1, 383	1, 440	1, 560	1, 627	1, 764
	1, 414	1, 516	1, 623	1, 741	1, 866	2, 140	2, 297	2, 639
	1, 732	1, 933	2, 158	2, 408	2, 688	3, 340	3, 737	4, 656
	2, 000	2, 297	2, 639	3, 031	3, 482	4, 600	5, 278	6, 964
	2, 236	2, 627	3, 085	3, 623	4, 257	5, 880	6, 900	9, 518
	2, 450	2, 930	3, 505	4, 193	5, 016	7, 200	8, 586	12, 286
	2, 646	3, 214	3, 905	4, 743	5, 762	8, 530	10, 331	15, 246
	2, 828	3, 482	4, 287	5, 278	6, 498	9, 850	12, 126	18, 379
	3, 000	3, 737	4, 656	5, 800	7, 225	11, 220	13, 967	21, 674
	3, 162	3, 981	5, 012	6, 310	7, 943	12, 600	15, 849	25, 119
	3, 464	4, 441	5, 694	7, 300	9, 360	15, 40	18, 725	32, 423
	3, 742	4, 872	6, 343	8, 259	10, 753	18, 20	23, 733	40, 233
	4, 000 4, 243	5, 278 5, 665	6, 964 7, 563	9, 190 10, 098	12, 126 13, 482	21, 20 24, 00	27, 858 32, 087	48, 50З 57, 198

	4, 472	6, 034	8, 142	10, 986	14, 823	27, 00	36, 411	66, 289
	4, 690	5, 389	8, 704	11, 856	16, 150	30, 00	40, 823	75, 751
	4, 900	6, 732	9, 250	12, 711	17, 466	33, 00	45, 316	85, 565
	5, 099	7, 063	9, 783	13, 551	18, 770	36, 00	49, 884	95, 710
	5, 292	7, 384	10, 304	14, 379	20, 065	39, 00	54, 525	106, 175
	5, 477	7, 696	10, 814	15, 195	21, 351	42, 20	59, 230	116, 941
	5, 916	8, 442	12, 046	17, 189	24, 529	51, 00	71, 266	145, 110
	6, 325	9, 146	13, 226	19, 127	27, 660	57, 80	83, 651	174, 938
	6, 708	9, 816	14, 363	21, 017	30, 753	66, 30	96, 350	206, 298
	7, 071	10, 456	15, 463	22, 865	33, 812	74, 00	109, 336	239, 088
	7, 746	11, 665	17, 567	26, 456	39, 841	90, 50	136, 075	308, 610
	8, 367	12, 796	19, 569	29, 928	45, 771	107, 0	163, 727	382, 948
	8, 944	13, 863	21, 486	33, 302	51, 616	124, 0	192, 180	461, 664
	9, 497	14, 878	23, 333	36, 593	57, 387	141, 0	221, 354	544, 422
	10, 000	15, 849	25, 119	39, 811	63, 096	158, 0	251, 189	630, 957
	10, 438	16, 782	26, 852	42, 965	69, 747	176, 0	281, 623	721, 018
	10, 955	17, 681	28, 538	46, 062	74, 347	194, 0	312, 619	814, 427
	11, 402	18, 551	30, 183	49, 108	79, 900	212, 0	344, 143	910, 995
	11, 832	19, 395	31, 790	52, 108	85, 412	230, 0	376, 146	1010, 61
	12, 247	20, 214	33, 363	55, 065	90, 883	248, 0	408, 609	1113, 08
	13, 220	22, 173	37, 165	62, 292	104, 409	290, 0	491, 641	1381, 20
	14, 142	25, 023	40, 806	69, 315	117, 741	340, 0	577, 080	1665, 11
	15, 000	25, 782	44, 313	76, 168	130, 907	480, 0	664, 685	1963, 60
	I5, 811	27, 464	47, 704	82, 861	143, 928	435, 0	754, 272	2275, 70
	16, 582	29, 079	50, 945	89, 472	156, 75	480, 0	845, 240	2601, 60
	17, 321	30, 639	54, 198	95, 873	169, 593	525, 0	938, 737	2937, 43